[发明专利]一种多主元合金纳米颗粒的热震荡制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种多主元合金纳米颗粒的热震荡制备方法。制备的纳米颗粒合金成分为Ti_aZr_bHf_cMo_dNb_e(5≤a≤55，10≤b≤65，0≤c≤20，0≤d≤20，0≤e≤65，a+b+c+d+e＝100)，纳米颗粒的统计平均粒径范围在18‑89nm之间，并且颗粒尺寸可通过热震荡时间调控。其制备过程如下所述：原料准备、混合溶液、准备热震荡基材、热震荡，最后用超声清洗仪器将生长有多主元合金纳米颗粒的石墨烯从碳纤维条上分离下来。本发明还公开了一种热震荡制备方法或多主元合金纳米颗粒的应用，本发明制备的多主元合金纳米颗粒具有特殊的贮氢特性，该纳米合金颗粒在储氢材料领域具有一定的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体涉及一种多主元合金纳米颗粒的热震荡制备方法。

背景技术

相比传统材料，纳米材料具有一些特殊效应(如量子尺寸效应、小尺寸效应、界面效应、宏观量子隧道效应)，基于其大的比表面积和纳米尺寸效应，制备纳米材料可能使其反应动力学性能得到显著提升，在加快反应速率方面有重要应用价值。氢气是未来零碳经济的首选载体，而在诸多贮氢技术中，固态贮氢在储氢密度和安全性方面独具优势。多主元贮氢合金因其元素多样性和元素比例调节较广的特性，使其可能满足不同的贮氢应用背景。多主元贮氢合金中元素组分差异引起的晶格畸变效应，可能为氢原子提供更多的晶格间隙位置，从而增大贮氢容量。因此，多主元合金可能比传统合金具备更优秀的贮氢性能。目前已开发出TiVZrNbHf、TiZrNbMoV、CoFeMnTi_xV_yZr_z、TiZrNbHf等多种多主元贮氢合金，最大贮氢密度高达原子密度10.36(10²²/cm³)。

多主元合金在贮氢容量方面具有优异性能，将多主元贮氢合金纳米化是提升其贮氢动力学性能有效途径，已有研究表明Pd的纳米颗粒比块体具有更好的贮氢动力学性能，因此多主元贮氢合金纳米颗粒在固态贮氢材料领域有重要的应用价值。但是，现有的多主元贮氢合金存在贮氢动力学性能较差的缺陷，主要体现在以下两个方面：传统多主元贮氢合金形态为块体或粉体，通过块体制备出的合金颗粒尺寸较大，尺度在微米量级；多主元合金贮氢合金组元复杂，传统的纳米颗粒制备技术不论是气相法、液相法、还是固相法，将其应用于多主元合金纳米颗粒的制备都会存在难以避免金属间化合物的析出，以及制备出的颗粒元素和尺寸分布不均匀的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多主元合金纳米颗粒的热震荡制备方法及其应用，该热震荡方法制备出的多主元合金纳米颗粒，可能具有优异动力学贮氢性能，可满足在热能储存系统或高密度贮氢系统中的固态贮氢材料快速吸放氢的应用需求。本发明具体方案如下：

一种多主元合金纳米颗粒的热震荡制备方法，其特点在于，该方法具体是按以下步骤完成的：

1)原料准备：

称量至少两种分别含元素Ti、Zr、Hf、Mo及Nb的金属盐，加入溶解液，分别配置成一定浓度的盐溶液；

2)混合溶液：

取等体积配置好的各盐溶液，加入离心管中混合，放置于超声清洗仪中清洗震动，使所述盐溶液完全混合均匀；

3)准备热震荡基材：

3.1)将碳纤维布剪裁成碳纤维条，对碳纤维条进行超声清洗，碳纤维条晾干后在两端分别粘贴适当长度的铜胶带，并放置于玻璃皿中；

3.2)称取适量的石墨烯，加入盐溶液中，混合均匀；

3.3)将含有石墨烯的盐溶液缓慢滴至碳纤维条上，每次滴至刚好完全覆盖碳纤维，然后停止滴液，等溶解液晾干；

3.4)多次重复步骤(3.3)，直至全部滴完，干燥，放入充满氩气的手套箱内；